论文部分内容阅读
金刚石具有多方面的优异性质,在力学、光学、声学和电学等方面有广泛的应用前景。由于天然金刚石含量稀少且昂贵,使其应用受到很大的限制。随着科技的发展,人工合成金刚石技术近几十年来发展迅速,主要合成方法包括高温高压金刚石合成方法和化学气相沉积(CVD)金刚石方法。在各种不同的CVD金刚石合成方法中,微波PCVD法是最适合合成高品质金刚石膜的方法之一。微波PCVD法具有受到污染小,等离子体放电稳定等优点,尤其适合用在高品质透明金刚石膜的合成中。近年来,人们对微波PCVD法合成金刚石膜进行了不少的研究,本文采用利用直接耦合式微波等离子体化学气相沉积装置,以氢气、甲烷为反应气体,氩气为载气,制备金刚石膜,并对金刚石膜的色度进行了研究,利用OMA系统对金刚石膜沉积过程中的等离子体进行了原位诊断,结果显示:在Si(100)、石英玻璃片上沉积金刚石膜,并得到适合金刚石膜生长的参数,利用拉曼光谱仪、SEM、测厚仪、对金刚石膜的品质进行分析,结果显示,在反应压力2.5kPa ,基片温度450℃,气体流量为Ar :40ml/min、CH4 :4ml/min、H2 :60ml/min,微波功率为500至700W时,生长的金刚石膜晶型完整;利用色度仪对沉积在石英玻璃片上的金刚石膜测试分析,结果显示,随着甲烷浓度的升高,饱和纯度和色纯度逐渐升高,甲烷浓度达到5.863%时,饱和纯度和色度纯度达到最大,分别为8.5%和9.5%,之后随着CH4浓度的升高饱和纯度和色纯度开始下降;利用光学多道分析仪对装置中Ar等离子体进行原位诊断,结果显示,随气体流量增加Texc降低,随着微波功率的增加Texc升高,谱线强度随着功率的增加而上升,在500W及700W处开始降低继而又上升,这是制备金刚石薄膜的功率关键点。根据金刚石膜制备研究得出得出的制备金刚石膜的规律和实验参数,研究了金刚石膜在机械加工领域的应用,在合金钻头上沉积金刚石膜,结果显示提高了钻头的使用寿命,由钻头使用寿命有15提高到21个小时。